内容正文:
2026年邵阳市拔尖创新人才早期培养“九校联盟”
高一第一次联考物理试卷
分值:100分 考试时间:75分钟
一、选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 外卖给现代人们的生活带来了便利。一位外卖人员手提一盒质量为m的外卖进入厢式电梯上楼或下楼,他手机中的加速度传感器记录了电梯某一段运动的加速度随时间变化的图像如图所示,图中已知,重力加速度为g,取竖直向上为正方向。下列说法正确的是( )
A. 时间段内,外卖人员处于超重状态,且电梯一定在加速上升
B. 质量为m的外卖对外卖人员的手施加的最大拉力为
C. 时间段内,电梯一定处于匀速状态
D. 时间段内,质量为m的外卖重力变小了
【答案】B
【解析】
【详解】A.时间段内,外卖人员处于超重状态,电梯可能在加速上升,也可能在减速下降,故A错误;
B.在时间段内,外卖处于超重状态,最大加速度为,由牛顿第二定律
故最大拉力为
故B正确;
C.时间段内,加速度为零,电梯可能处于匀速状态,也可能停在某一层处于静止状态,故C错误;
D.时间段内,质量为m的外卖处于失重状态,但重力不变,故D错误。
故选B。
2. 一汽车在直线公路段上以的速度匀速行驶,突然发现在其正前方24m处有一辆自行车以的速度同向匀速行驶。经过的反应时间后,司机开始刹车,则为了避免相撞,汽车的加速度大小至少为
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设汽车的加速度大小为a,刹车后经时间t与自行车速度相等时刚好追上自行车,由运动学公式
自行车的位移为
汽车的位移为
满足
代入数据解得,
所以为了避免相撞,汽车的加速度大小至少为。
故选A。
3. 手机电容式触摸屏的核心部件可简化为平行板电容器。当手指靠近触摸屏时,电容器两极板和手指间的电场线分布如图所示。下列说法正确的是( )
A. A点的电场强度大于B点的电场强度
B. 将一电子从A点移到B点,电子的电势能增大
C. 极板上表面C点的电势等于下表面D点的电势
D. 若电子在E点释放,仅受静电力作用将沿电场线ab运动
【答案】C
【解析】
【详解】A.电场线越密的地方场强越大,电场线越疏的地方场强越小,由图可知,A点的电场强度小于B点的电场强度,故A错误;
B.顺着电场线电势逐渐降低,由图可知A点电势低于B点电势,根据可知将一电子从A点移到B点,电子的电势能减小,故B错误;
C.同一金属极板上,达到静电平衡后,电势处处相等,则极板上表面C点的电势等于下表面D点的电势,故C正确;
D.由于电场线ab是曲线,则若电子在E点释放,仅受静电力作用不可能沿电场线ab运动,故D错误。
故选C。
4. 已知行星的平均密度为,靠近行星表面运行的卫星做圆周运动的周期为T。对于任何行星均为同一常量的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据万有引力定律和圆周运动规律,卫星在行星表面附近运行时,万有引力提供向心力
行星平均密度
联立解得
A.,与 有关,非常量,故A错误;
B. ,为常量,故B正确;
C.,与 有关,非常量,故C错误;
D.,与 有关,非常量,故D错误。
故选B。
5. 如图所示,电源电动势,内阻,,直流电动机内阻 。当调节滑动变阻器时可使图甲中电路的输出功率最大;调节时可使图乙中电路的输出功率最大,且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为),则和连入电路中的阻值分别为( )
A. 2 Ω,1Ω B. 2Ω,1.5 Ω C. 1.5 Ω,2Ω D. 2 Ω,2Ω
【答案】B
【解析】
【详解】对甲图分析可知,当时,电路的输出功率最大,即此时
图乙电路是含电动机的非纯电阻电路,欧姆定律不适用,电路的输出功率
可知时电路输出功率最大,则电动机输出功率
解得电动机两端电压
则
联立解得
故选B。
6. 如图,底面倾角为的光滑棱柱固定在地面上,在两侧面上铺一块质量可忽略且足够长的轻质丝绸,并在外力作用下使质量分别为和的滑块A、B静止在两侧丝绸之上。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,,。现同时由静止释放A、B,则关于A、B之后的运动(A、B均未达到棱柱的顶端或底端),下列说法不正确的是( )
A. 若A、B与丝绸间的动摩擦因数均为0.5,A与丝绸相对静止,且A相对斜面下滑
B. 若A、B与丝绸间的动摩擦因数均为0.5,B与丝绸相对滑动,且B相对斜面下滑
C. 若A、B与丝绸间的动摩擦因数均为0.9,A与丝绸相对静止,且A相对斜面下滑
D. 若A、B与丝绸间的动摩擦因数均为0.9,B与丝绸相对滑动,且B相对斜面下滑
【答案】D
【解析】
【详解】A、B与丝绸间的动摩擦因数均相同,由于A的质量大于B的质量,故A与丝绸间的最大静摩擦力大于B与丝绸间的最大静摩擦力。又因为轻质丝绸质量为0,故所受合力为0,所以A给丝绸施加的静摩擦力等于B的滑动摩擦力。则对A分析可知,无论动摩擦因数为0.5还是0.9,A均相对丝绸静止且沿斜面下滑;
对B分析可知,当动摩擦因数为0.5时,由于
所以B相对丝绸滑动并沿斜面向下运动;
当动摩擦因数为0.9时,由于
所以B相对丝绸滑动并沿斜面向上运动。故说法不正确的是D选项。
故选D。
7. 如图所示,在竖直方向上A、B两物体通过劲度系数为的轻质弹簧相连,A放在水平地面上,B、C两物体通过细线绕过轻质定滑轮相连,C放在固定的足够长的传送带上。传送带倾角为,传送带始终以的速度顺时针运动,在外力作用下C静止在传送带顶端点,此时B、C间细线刚拉直但无拉力作用,C与传送带动摩擦因数为,已知A的质量为10 kg、B的质量为2 kg,C的质量为4 kg,重力加速度为,弹簧弹性势能表达式为,细线与滑轮之间的摩擦不计,撤去外力释放C后,C在传送带作用下向下运动,从C开始运动到C获得最大速度的过程中,下列说法正确的是( )
A. 从释放C物体到C速度达到最大过程,A、B、C组成的系统机械能守恒
B. C物体的最大速度为
C. B物体的最大速度为
D. 当C的速度最大时弹簧伸长量为0.25 m
【答案】B
【解析】
【详解】A.BC整体达到最大速度的过程中,传送带对物体C做功,则A、B、C组成的系统机械能不守恒,故A错误;
D.初始时细线无拉力,对B受力得弹簧压缩量
当C速度最大时,加速度为0,合力为0。对C沿斜面方向受力
代入数值,得
对B受力
代入得,即弹簧伸长量为,故D错误;
BC.B向上移动的总位移,绳子不可伸长,因此
对B、C和弹簧系统列能量方程
解得
即,故B正确,C错误。
故选B。
二、选择题:本题共3小题,每小题5分,共15分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 如图所示的电路中,电源电动势为2 V,内阻,电阻,电阻,电阻,滑动变阻器接入电路的阻值为2 Ω,电容器的电容,单刀双掷开关S与触点1连接,下列说法正确的是( )
A. 如果仅将的滑片向上滑动,消耗的功率减少
B. 如果仅将的滑片向上滑动,电源的输出功率增加
C. 如果仅将的滑片向上滑动,电容器两极板间的电势差减小
D. 若仅将开关S由触点1拨向触点2,流过的电荷量为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.直流稳态下电容器断路,开关接1时,只有与串联接入电路,、无稳定电流;
滑片向上滑动,接入电阻减小,总电阻减小,总电流增大,功率随增大而增大,A错误;
B.电源输出功率和外电阻关系图像如图所示
由题中已知数据可知在滑动变阻器滑片向上滑动过程中外电阻始终大于内阻,由图像可知当外电阻减小时,电源输出功率增加,B正确;
C.、无电流,因此电容器电压,增大,增大,C错误;
D.总电流
接1时
带电量,右极板带正电;
拨到2后
带电量,左极板带正电;
流过的电荷量,D正确。
故选BD。
9. 如图所示,水平地面上有一楔形物块a,其斜面上有一小物块b,b与平行于斜面的细绳的一端相连,细绳的另一端固定在斜面上.a与b之间光滑,a和b以共同速度在地面轨道的光滑段向左匀速运动.当它们刚运行至轨道的粗糙段时,下列说法中可能正确的是( )
A. 绳的张力减小,地面对a的支持力不变
B. 绳的张力减小,地面对a的支持力增加
C. 绳的张力增加,斜面对b的支持力不变
D. 绳的张力增加,斜面对b的支持力增加
【答案】AB
【解析】
【详解】在光滑段运动时,物块a及物块b均处于平衡状态,对a、b整体受力分析,受重力和支持力,二力平衡;
对b受力分析,如上图,受重力、支持力、绳子的拉力,根据共点力平衡条件,有
①;
②;
由①②两式解得:,;
当它们刚运行至轨道的粗糙段时,减速滑行,系统有水平向右的加速度,此时有两种可能;
(1)物块a、b仍相对静止,竖直方向加速度为零,由牛顿第二定律得到:
③;
④;
由③④两式解得:,;
即绳的张力F将减小,而a对b的支持力变大;
再对a、b整体受力分析竖直方向重力和支持力平衡,水平方向只受摩擦力,重力和支持力二力平衡,故地面对a支持力不变;
(2)物块b相对于a向上滑动,绳的张力显然减小为零,物体具有向上的分加速度,是超重,因此a对b的支持力增大,斜面体和滑块整体具有向上的加速度,也是超重,故地面对a的支持力也增大;
综合上述讨论,结论应该为:绳子拉力一定减小;地面对a的支持力可能增加;a对b的支持力一定增加,故选项AB正确.
点睛:本题关键要熟练运用整体法和隔离法对物体受力,同时要能结合牛顿运动定律求解!解题中还可以运用超重与失重的相关知识.
10. 如图所示,竖直平面内存在一方向未知的匀强电场,质量为m,电荷量为的带电小球从a点以速度与水平方向成角斜向右上方抛出,先后经过a、b、c三点,其中a、c两点在同一水平线上,小球运动至b点时速度方向水平大小为,且a至b的时间为,已知重力加速度大小为g,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 电场强度的大小为
B. a、c两点间距离为
C. 粒子在c点的速度大小为
D. a、c两点间电势差为
【答案】AB
【解析】
【详解】A.速度变化量方向如图所示,
由几何关系可知,方向与竖直方向成角斜向右下方,且
a到b时间
则加速度,方向与方向一致。
由几何关系可知
故电场强度的大小为
且场强方向与水平方向成斜向右上方,故A正确;
B.由类平抛运动知识可知,水平方向,
竖直方向,
a至c的时间为a至b时间的两倍,则水平方向位移
故B正确;
C.由动能定理得a至c过程有
解得
故C错误;
D.a、c间电势差
故D错误。
故选AB。
三、非选择题:本题共5小题,共57分。
11. 某学习小组的同学用如图甲的装置验证竖直面内的圆周运动过程中机械能守恒。轻细杆一端连接在光滑固定转轴处,另一端连接一小球。在转轴点的正上方和正下方轨道半径处分别安装光电门,测出杆长,杆的宽度和小球的直径。现使小球在竖直面内做圆周运动,读出轻杆经过点正上方光电门的时间为,经过点正下方光电门的时间为。已知当地重力加速度为,不考虑空气阻力。
(1)该同学用游标卡尺测小球直径时,示数如图乙所示,则________mm;
(2)如果要验证小球在竖直面内做圆周运动机械能守恒,需要满足的方程为________(用题中的、、、、、等符号表示);
(3)某位同学误把光电门安装在轻杆的中点,已知小球质量为,则用原来的方法计算小球从最高点到最低点过程中动能的增量时会出现测量值________真实值(填“>”“<”或“=”)
【答案】(1)10.70
(2)
(3)<
【解析】
【小问1详解】
20分度游标卡尺的精确值为,由图乙可知小球直径为
【小问2详解】
根据题意可知,小球的挡光时间较短,可用平均速度代替瞬时速度;根据可知,小球经过最低点的线速度大小是光电门处线速度大小的两倍,则有
小球经过最高点的线速度大小也为光电门处线速度大小的两倍,则有
若小球从最高点到最低点满足机械能守恒,则有
整理可得
【小问3详解】
把光电门安装在轻杆的中点,则小球过最低点、最高点的真实线速度,
由,
可得
12. 充电宝是跟蓄电池、干电池一样的可移动直流电源。某款充电宝的电动势约为5 V,内阻约为0.3 Ω。现有实验器材:量程为3 V的电压表,量程为0.6 A的电流表,定值电阻,滑动变阻器,开关S,导线若干。
(1)①甲同学采用图甲进行实验,图甲已完成部分电路连线,最后一步连线时,他将接线端连接到,然后进行实验,记录多个电压表和电流表的示数,作出图线,如图乙所示。则该充电宝的电动势__________V(保留2位有效数字),内电阻__________Ω(保留2位有效数字)。
②实验完成后,甲同学又将接线端改接进行实验,并在同一图中作出两次实验的图线,图丙用于理论分析。在电压表、电流表都为理想电表的情形下,两次图线应为同一图线,请在图丙中画出该图线__________。
(2)乙同学认为,如果按照甲同学的实验设计操作,由于电压表内阻有限,电路测量是有一定误差的,于是她设计了图丁所示的电路来测量充电宝的电动势和内阻。均匀电阻丝长1.0 m,电阻8.0 Ω,标准电池A电动势为8.0 V、内电阻0.50 Ω。
①开关S断开,当滑动片J移动至位置时电流表G示数为零,则充电宝B的电动势__________V(保留3位有效数字);
②开关S闭合,滑片J移至处时电流表G示数为零,则充电宝B的内电阻__________Ω(保留2位有效数字)。
【答案】(1) ①. 5.0或4.9 ②. 0.30~0.50 ③.
(2) ①. 5.12 ②. 0.25
【解析】
【小问1详解】
[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得
将(0.4A,0.85V)和(0.26A,2.3V)代入得,
联立解得,;
[3]接线端连接到时,根据等效电源法,可得
短路电流为
即电动势测量值偏小,短路电流准确;接线端连接到时,根据等效电源法,可得,短路电流为
即电动势测量准确,短路电流偏小,所以若电压表、电流表都为理想电表,此时图线如答图所示。
【小问2详解】
[1]开关S断开时,当滑动片J移动至位置时,部分电阻为
由于电流表示数为零,则;
[2]开关S闭合,滑片J移至处时,部分电阻为
由于电流表示数为零,则
解得充电宝的内电阻为。
13. 如果高速转动的飞轮的重心不在转轴上,运行将不稳定,而且轴承会受到很大的作用力,加速磨损。图中飞轮的半径,飞轮所在的平面平行于水平地面,距离水平地面的高度,为转动轴。飞轮正常匀速转动时转动轴受到的水平作用力可以认为是0。假设此飞轮边缘再固定一个质量的螺丝钉,飞轮以转速转动。不计空气阻力,取重力加速度大小,。
(1)求此时转动轴受到的水平作用力大小;
(2)若飞轮转速,螺丝钉某瞬间从边缘脱落(脱落瞬间速度不变),求螺丝钉落到水平地面时与转动轴的距离。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
螺丝钉随飞轮转动时,角速度
飞轮给螺丝钉水平方向的作用力大小
由牛顿第三定律,对转动轴有
解得。
【小问2详解】
螺丝钉脱落后做平抛运动,竖直方向上有
水平方向上有
其中
由勾股定理有
解得。
14. 某兴趣小组设计了一传送装置,其竖直截面如图所示。AB是倾角为的斜轨道,BC是以恒定速率顺时针转动的足够长水平传送带,紧靠C端有半径为R、质量为M置于光滑水平面上的可动半圆弧轨道,水平面和传送带BC处于同一高度,各连接处平滑过渡。现有一质量为m的物块,从轨道AB上与B相距L的P点由静止下滑,经传送带末端C点滑入圆弧轨道。物块与传送带间的动摩擦因数为,其余接触面均光滑。已知,,,,,,。不计空气阻力,物块可视为质点,传送带足够长。求物块
(1)滑到B点处的速度大小;
(2)从B点运动到C点过程中摩擦力对其做的功;
(3)在传送带上滑动过程中产生的滑痕长度;
(4)即将离开圆弧轨道最高点的瞬间,受到轨道的压力大小。
【答案】(1)4m/s
(2)0.9J (3)0.2m
(4)3N
【解析】
【小问1详解】
滑块从P点到B点由动能定理
解得到达B点的速度
【小问2详解】
物块滑上传送带后做加速运动直到与传送带共速,摩擦力对其做的功
【小问3详解】
物块在传送带上加速运动的加速度为
加速到共速时用时间
在传送带上滑动过程中产生的滑痕长度
【小问4详解】
从滑块开始进入圆弧槽到到达圆弧槽最高点由水平方向动量守恒和能量关系可知,
联立解得
(另一组,因不合实际舍掉)
对滑块在最高点时由牛顿第二定律
解得F=3N
15. 真空中存在电场强度大小为E1的匀强电场,一带电油滴在该电场中竖直向上做匀速直线运动,速度大小为v0 , 在油滴处于位置A时,将电场强度的大小突然增大到某值,但保持其方向不变.持续一段时间t1后,又突然将电场反向,但保持其大小不变;再持续同样一段时间后,油滴运动到B点.重力加速度大小为g。
(1)油滴运动到B点时的速度;
(2)求增大后的电场强度的大小;为保证后来的电场强度比原来的大,试给出相应的t1和v0应满足的条件.已知不存在电场时,油滴以初速度v0做竖直上抛运动的最大高度恰好等于B、A两点间距离的两倍。
【答案】(1); (2)见解析
【解析】
【分析】
【详解】(1)设油滴质量和电荷量分别为m和q,油滴速度方向向上为正.油滴在电场强度大小为E1的匀强电场中做匀速直线运动,故匀强电场方向向上.在t=0时,电场强度突然从E1增加至E2时,油滴做竖直向上的匀加速运动,加速度方向向上,大小a1满足
油滴在时刻t1的速度为
电场强度在时刻t1突然反向,油滴做匀变速直线运动,加速度方向向下,大小a2满足
油滴在时刻t2=2t1的速度为
解得
(2)由题意,在t=0时刻前有
油滴从t=0到时刻t1的位移为
油滴在从时刻t1到时刻t2=2t1的时间间隔内的位移为
由题给条件有
式中h是B、A两点之间的距离
若B点在A点之上,依题意有
解得
为使,应有
即当
或
才是可能的
条件分别对应于
和
两种情形
若B在A点之下,依题意有
由以上式子得
为使,应有
即
另一解为负,不符合题意,已舍去
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2026年邵阳市拔尖创新人才早期培养“九校联盟”
高一第一次联考物理试卷
分值:100分 考试时间:75分钟
一、选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 外卖给现代人们的生活带来了便利。一位外卖人员手提一盒质量为m的外卖进入厢式电梯上楼或下楼,他手机中的加速度传感器记录了电梯某一段运动的加速度随时间变化的图像如图所示,图中已知,重力加速度为g,取竖直向上为正方向。下列说法正确的是( )
A. 时间段内,外卖人员处于超重状态,且电梯一定在加速上升
B. 质量为m的外卖对外卖人员的手施加的最大拉力为
C. 时间段内,电梯一定处于匀速状态
D. 时间段内,质量为m的外卖重力变小了
2. 一汽车在直线公路段上以的速度匀速行驶,突然发现在其正前方24m处有一辆自行车以的速度同向匀速行驶。经过的反应时间后,司机开始刹车,则为了避免相撞,汽车的加速度大小至少为
A. B. C. D.
3. 手机电容式触摸屏的核心部件可简化为平行板电容器。当手指靠近触摸屏时,电容器两极板和手指间的电场线分布如图所示。下列说法正确的是( )
A. A点的电场强度大于B点的电场强度
B. 将一电子从A点移到B点,电子的电势能增大
C. 极板上表面C点的电势等于下表面D点的电势
D. 若电子在E点释放,仅受静电力作用将沿电场线ab运动
4. 已知行星的平均密度为,靠近行星表面运行的卫星做圆周运动的周期为T。对于任何行星均为同一常量的是( )
A. B. C. D.
5. 如图所示,电源电动势,内阻,,直流电动机内阻 。当调节滑动变阻器时可使图甲中电路的输出功率最大;调节时可使图乙中电路的输出功率最大,且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为),则和连入电路中的阻值分别为( )
A. 2 Ω,1Ω B. 2Ω,1.5 Ω C. 1.5 Ω,2Ω D. 2 Ω,2Ω
6. 如图,底面倾角为的光滑棱柱固定在地面上,在两侧面上铺一块质量可忽略且足够长的轻质丝绸,并在外力作用下使质量分别为和的滑块A、B静止在两侧丝绸之上。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,,。现同时由静止释放A、B,则关于A、B之后的运动(A、B均未达到棱柱的顶端或底端),下列说法不正确的是( )
A. 若A、B与丝绸间的动摩擦因数均为0.5,A与丝绸相对静止,且A相对斜面下滑
B. 若A、B与丝绸间的动摩擦因数均为0.5,B与丝绸相对滑动,且B相对斜面下滑
C. 若A、B与丝绸间的动摩擦因数均为0.9,A与丝绸相对静止,且A相对斜面下滑
D. 若A、B与丝绸间的动摩擦因数均为0.9,B与丝绸相对滑动,且B相对斜面下滑
7. 如图所示,在竖直方向上A、B两物体通过劲度系数为的轻质弹簧相连,A放在水平地面上,B、C两物体通过细线绕过轻质定滑轮相连,C放在固定的足够长的传送带上。传送带倾角为,传送带始终以的速度顺时针运动,在外力作用下C静止在传送带顶端点,此时B、C间细线刚拉直但无拉力作用,C与传送带动摩擦因数为,已知A的质量为10 kg、B的质量为2 kg,C的质量为4 kg,重力加速度为,弹簧弹性势能表达式为,细线与滑轮之间的摩擦不计,撤去外力释放C后,C在传送带作用下向下运动,从C开始运动到C获得最大速度的过程中,下列说法正确的是( )
A. 从释放C物体到C速度达到最大过程,A、B、C组成的系统机械能守恒
B. C物体的最大速度为
C. B物体的最大速度为
D. 当C的速度最大时弹簧伸长量为0.25 m
二、选择题:本题共3小题,每小题5分,共15分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 如图所示的电路中,电源电动势为2 V,内阻,电阻,电阻,电阻,滑动变阻器接入电路的阻值为2 Ω,电容器的电容,单刀双掷开关S与触点1连接,下列说法正确的是( )
A. 如果仅将的滑片向上滑动,消耗的功率减少
B. 如果仅将的滑片向上滑动,电源的输出功率增加
C. 如果仅将的滑片向上滑动,电容器两极板间的电势差减小
D. 若仅将开关S由触点1拨向触点2,流过的电荷量为
9. 如图所示,水平地面上有一楔形物块a,其斜面上有一小物块b,b与平行于斜面的细绳的一端相连,细绳的另一端固定在斜面上.a与b之间光滑,a和b以共同速度在地面轨道的光滑段向左匀速运动.当它们刚运行至轨道的粗糙段时,下列说法中可能正确的是( )
A. 绳的张力减小,地面对a的支持力不变
B. 绳的张力减小,地面对a的支持力增加
C. 绳的张力增加,斜面对b的支持力不变
D. 绳的张力增加,斜面对b的支持力增加
10. 如图所示,竖直平面内存在一方向未知的匀强电场,质量为m,电荷量为的带电小球从a点以速度与水平方向成角斜向右上方抛出,先后经过a、b、c三点,其中a、c两点在同一水平线上,小球运动至b点时速度方向水平大小为,且a至b的时间为,已知重力加速度大小为g,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 电场强度的大小为
B. a、c两点间距离为
C. 粒子在c点的速度大小为
D. a、c两点间电势差为
三、非选择题:本题共5小题,共57分。
11. 某学习小组的同学用如图甲的装置验证竖直面内的圆周运动过程中机械能守恒。轻细杆一端连接在光滑固定转轴处,另一端连接一小球。在转轴点的正上方和正下方轨道半径处分别安装光电门,测出杆长,杆的宽度和小球的直径。现使小球在竖直面内做圆周运动,读出轻杆经过点正上方光电门的时间为,经过点正下方光电门的时间为。已知当地重力加速度为,不考虑空气阻力。
(1)该同学用游标卡尺测小球直径时,示数如图乙所示,则________mm;
(2)如果要验证小球在竖直面内做圆周运动机械能守恒,需要满足的方程为________(用题中的、、、、、等符号表示);
(3)某位同学误把光电门安装在轻杆的中点,已知小球质量为,则用原来的方法计算小球从最高点到最低点过程中动能的增量时会出现测量值________真实值(填“>”“<”或“=”)
12. 充电宝是跟蓄电池、干电池一样的可移动直流电源。某款充电宝的电动势约为5 V,内阻约为0.3 Ω。现有实验器材:量程为3 V的电压表,量程为0.6 A的电流表,定值电阻,滑动变阻器,开关S,导线若干。
(1)①甲同学采用图甲进行实验,图甲已完成部分电路连线,最后一步连线时,他将接线端连接到,然后进行实验,记录多个电压表和电流表的示数,作出图线,如图乙所示。则该充电宝的电动势__________V(保留2位有效数字),内电阻__________Ω(保留2位有效数字)。
②实验完成后,甲同学又将接线端改接进行实验,并在同一图中作出两次实验的图线,图丙用于理论分析。在电压表、电流表都为理想电表的情形下,两次图线应为同一图线,请在图丙中画出该图线__________。
(2)乙同学认为,如果按照甲同学的实验设计操作,由于电压表内阻有限,电路测量是有一定误差的,于是她设计了图丁所示的电路来测量充电宝的电动势和内阻。均匀电阻丝长1.0 m,电阻8.0 Ω,标准电池A电动势为8.0 V、内电阻0.50 Ω。
①开关S断开,当滑动片J移动至位置时电流表G示数为零,则充电宝B的电动势__________V(保留3位有效数字);
②开关S闭合,滑片J移至处时电流表G示数为零,则充电宝B的内电阻__________Ω(保留2位有效数字)。
13. 如果高速转动的飞轮的重心不在转轴上,运行将不稳定,而且轴承会受到很大的作用力,加速磨损。图中飞轮的半径,飞轮所在的平面平行于水平地面,距离水平地面的高度,为转动轴。飞轮正常匀速转动时转动轴受到的水平作用力可以认为是0。假设此飞轮边缘再固定一个质量的螺丝钉,飞轮以转速转动。不计空气阻力,取重力加速度大小,。
(1)求此时转动轴受到的水平作用力大小;
(2)若飞轮转速,螺丝钉某瞬间从边缘脱落(脱落瞬间速度不变),求螺丝钉落到水平地面时与转动轴的距离。
14. 某兴趣小组设计了一传送装置,其竖直截面如图所示。AB是倾角为的斜轨道,BC是以恒定速率顺时针转动的足够长水平传送带,紧靠C端有半径为R、质量为M置于光滑水平面上的可动半圆弧轨道,水平面和传送带BC处于同一高度,各连接处平滑过渡。现有一质量为m的物块,从轨道AB上与B相距L的P点由静止下滑,经传送带末端C点滑入圆弧轨道。物块与传送带间的动摩擦因数为,其余接触面均光滑。已知,,,,,,。不计空气阻力,物块可视为质点,传送带足够长。求物块
(1)滑到B点处的速度大小;
(2)从B点运动到C点过程中摩擦力对其做的功;
(3)在传送带上滑动过程中产生的滑痕长度;
(4)即将离开圆弧轨道最高点的瞬间,受到轨道的压力大小。
15. 真空中存在电场强度大小为E1的匀强电场,一带电油滴在该电场中竖直向上做匀速直线运动,速度大小为v0 , 在油滴处于位置A时,将电场强度的大小突然增大到某值,但保持其方向不变.持续一段时间t1后,又突然将电场反向,但保持其大小不变;再持续同样一段时间后,油滴运动到B点.重力加速度大小为g。
(1)油滴运动到B点时的速度;
(2)求增大后的电场强度的大小;为保证后来的电场强度比原来的大,试给出相应的t1和v0应满足的条件.已知不存在电场时,油滴以初速度v0做竖直上抛运动的最大高度恰好等于B、A两点间距离的两倍。
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